Es ist schon verdammt lange ruhig hier im Forum. Es ist wieder Zeit für eine längere Abhandlung.

Dieser Thread sollte Usern die Möglichkeit geben Erfahrungen zu teilen, die die Haltbarkeit von Teilen aus PLA Material betreffen.

Allgemein bekannt ist, dass Teile aus PLA nicht unbedingt viel Wärme vertragen. Oft reichen schon Temperaturen an die 50° um plastische Verformungen zuzulassen. Das mit der Temperatur ist eine bekannte Einschränkung. Darauf gehe ich hier nicht mehr ein.

Es sollte hier viel mehr um Einflüsse und Effekte gehen, die über längere Zeit dem Material schaden oder gar zerstören, und die nicht unbedingt allgemein bekannt sind.

Ich beginne mit meinen Erfahrungen mit Teilen die aus PLA gedruckt wurden.

Ich liste hier nur einige Teile auf, wo mir Umstände aufgefallen sind, die scheinbar einen Einfluss auf die Haltbarkeit der PLA Teile hatten.

Beispielteil 1, Milchschäumerbasis:
Eines der ersten Funktionsteile, wahrscheinlich sogar das erste, das ich druckte, stammt aus dem Jahr 2011 und ist jetzt noch praktisch wie neu. Der Drucker seinerzeit war eine Mendel-Variante. Das Material war 2.85mm PLA, transparent (ein sehr zartes Eisblau), und wurde damals mit dem Druckerbausatz mitgeliefert (noch ohne Spule!). Das gedruckte Teil ersetzte die abgebrochene Basis eines Halters für einen Milchschäumer. Der Milchschäumerhalter steht jetzt noch bei mir in der Küche.(Der eigentliche Milchschäumer gab den Geist auf, ziemlich genau zu der Zeit, als der Halter ‘repariert‘ wurde. Da kam dann einfach ein anderer Schäumer in den Halter, wofür ich allerdings noch einen Adapter konstruieren und drucken musste (den Adapter sieht man im Bild nicht).

Damit komme ich zu den Umweltbedingungen, die das gedruckte Teil in den letzten 13 Jahren aushalten musste:
Recht konstante Temperatur zwischen 18° bis 29°, meist trocken (gelegentlich bekam das Teil einen Fettspritzer ab, ebenso hin und wieder wurde es feucht abgewischt). Kaum Sonneneinstrahlung. Das Teil ist kaum belastet.
Lebensdauer (bisher): 13 Jahre. Zustand des Teils: neuwertig.

Beispielteil 2, Sonnenschirmadapter:
Eigentlich habe ich mehrere Adapter. Zwei werden für die schönen Granitschirmständer und einer für den Teak-Gartentisch benötigt. Diese wurden nicht ganz zeitgleich gedruckt (offensichtlich, da einige Teile aus silbernem Material, andere aus schwarzem Material gedruckt wurden). Jedenfalls sind die Teile aus PLA. Ob es sich um 1.75 oder 2.85 Material handelt, kann ich nicht mehr sagen. Das genaue Alter ist ebenso unbekannt. Jedenfalls sind die Teile sicher schon 8 Jahre alt oder älter (die CAD Modelle stammen aus dem Jahr 2015). Die Adapter sind noch im Einsatz oder waren es bis letztes Jahr (der Teak Tisch wurde ausgemustert – er war schon 17 Jahre alt, teilweise morsch und hatte somit ausgedient).
Schnittbild der Adapter für den Teak Tisch (oben & unten, in rosa):Hier nun die Umweltbedingungen:
Die Teile sind der Witterung ganzjährig völlig ausgesetzt: Frost, Regen, Schnee, Sonne (=UV Strahlung). Temperaturen von -10° bis ca. 40°. Einer der Teile, der untere Adapter für den Teak Tisch, war den Sommer über einer konstanten Belastung ausgesetzt (dem Gewicht des Schirms). Der obere Adapter ‘überwinterte‘ unter einer Plane und war somit in der kalten Jahreszeit vor Sonne und Regen/Schnee geschützt. Der untere Adapter bekam im Sommer mehr Schatten (da unter der Tischplatte) und wurde im Winter indirekt durch die Plane ebenfalls etwas geschützt.
Lebensdauer (bisher) 8+ Jahre. Zustand: leichter Verzug am unteren Adapter sichtbar (als Folge der langfristigen Einwirkung der Temperatur und der Gewichtslast).Den Verzug sieht man im Bild nicht so schön. Hier, im Vergleich Originaldesign_zu_Gealtert, sieht man am rechten Teil den entstandenen Verzug. Das Teil gab unter der Dauerlast, samt der Wärme, langsam etwas nach (oben beim Ring im Schnittbild sichtbar). Optisch sind die Adapter sonst gut erhalten (betrifft die Farbe und die Erscheinung der Oberflächen). Auch die Festigkeit entspricht. Noch 100% funktionsfähig aber nicht mehr maßlich exakt entsprechend.

Beispielteil 3, Adapter für Bewässerungskegel:
Bin ich einmal länger verreist, sorge ich für eine ‘automatische‘ Bewässerung der zahlreichen Hauspflanzen. Eine der Methoden verwendet keramische Kegel, die mittels Adapter an Flaschen geschraubt werden können. Sind die Flaschen gefüllt, wird über den porösen Kegel langsam Wasser abgegeben. Das funktioniert recht zuverlässig, bis zu 3 Wochen lang. Ein Nachteil: der Hersteller verwendet einen Kunststoff (PP oder PE?), der der Dauerbelastung nicht standhält und irgendwann ‘platzt‘ oder ‚springt‘ und damit ist das Ganze undicht. Der keramische Kegel ist davon nicht betroffen. Im Laufe der Jahre haben sich an die drei Dutzend Kegel bei mir angesammelt, wo die defekten Kunststoffteile entfernt wurden.
Ich habe also einen Adapter konstruiert, der es erlauben würde, die Keramikkegel per Schlauchleitung zu beliefern. Damit könnte ein einziger, etwas höher gelegener Behälter (ein 25l Kanister), mehrere Kegel mit Wasser versorgen.
Das besprochene Teil ist dieser Adapter:In die kleine Bohrung kommen eine Gummidichtung (von einem Regalbodenträger) und ein T-Stück für den Schlauch. Der Keramikkegel wird in die äußere Nut geklebt. (Bei der Dichtheitsprobe hatte ich eine Ausfallsrate von über 30%.)
Ein Regalbodenträger (diente als ‘Lieferant‘ der Gummidichtung):Davon wurde nur der Gummi verwendet (ich hatte die ersten Bodenträger zufällig herumliegen, musste aber einige noch nachkaufen).
Gedruckt wurden an die 18 Stück der Adapter, mit naturfarbenem PLA. Unbekannt ist, ob es sich damals um 2.85 oder 1.75mm Material handelte. Generell sind gedruckte Teile schwer dicht zu bekommen. Letztlich waren nur 8 Stück ausreichend dicht, um verwendet zu werden (trotz Behandlung mit Aceton/ABS-Mischung).
Diese Adapter waren nur 2 Jahre im Dauer-Einsatz und die Idee musste verworfen werden. Dass die Idee letztlich funktionierte, beweist dieser Beitrag, wo ich davon schrieb, dass die Teile schon seit 9 Monaten im Einsatz wären und problemlos ihren Dienst taten.
Umweltbedingungen:
Temperatur von 22°-30°, teilweise der Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Einsatzbereich in unmittelbarer Nähe von Erde. Permanent einseitig nass und unter sehr leichtem Druck (unter 0.2 Bar).
Lebensdauer < 2 Jahre. Das Material begann zu zerbröseln und zeigte Verfallserscheinungen und wurde dadurch irreparabel undicht. Meine damalige Vermutung war: entweder das Wasser oder das Erdreich (besonders die Mikroorganismen darin, usw.) oder die Kombination der beiden Faktoren schädigen das Material. Beispielteil 4, Fensterbankbewässerungsanlage:
Auch ein Zugeständnis an meine Abwesenheiten. Gewisse Pflanzen, die in der Küche auf der Fensterbank stehen, werden damit bewässert. Ein Kasten deckt den Wasserbehälter ab, oben auf dem Kasten stehen die Pflanzen. Die Pflanzen holen sich ihr Wasser mittels dünnen Schläuchen aus dem Behälter.Symbolisch dargestellt sind der niedrige und höchste Wasserstand im nicht dargestellten Behälter. Bei niedrigem Wasserstand beginnt der orange Knopf aufzusteigen, um anzuzeigen, dass Wasser nachgefüllt werden muss (es ist alles verkleidet, man sieht den Wasserstand im Behälter von außen nicht!). Bewerkstelligt wird das über den rosa Hebel (an dessen Ende ein Kunststoffkorken sitzt). Bis auf das untere Ende des rosa Hebels hat kein Bauteil dauernd Wasserkontakt. Aber das grüne Stück und der rosa Hebel haben doch häufig und recht lange (Tage, bzw. Wochen) Kontakt mit dem Wasser, bzw. sind darin eingetaucht. Vom Einfülltrichter (Schnittbild, dunkelblau), hat nur der unterste Teil gelegentlich für mehrere Tage (bis zu 2 Wochen am Stück, wiederkehrend) Wasserkontakt.
Gedruckt wurden die Teile ca. August, 2016, aus silbernem PLA (Filamentdurchmesser unbekannt).
Hier der Einfülltrichter, wie er am Schluss aussah: Umweltbedingungen:
Häufig bis dauernd Wasserkontakt, kein, bzw. kaum Sonneneinstrahlung. Temperatur 19°-28°.
Lebensdauer: etwas weniger als 8 Jahre. Das System fiel heuer aus. Die Demontage brachte Interessantes zutage (und gab mir die Idee für diesen Beitrag). Die Teile die länger unter Wasser waren, hatten die silberne Farbe gänzlich verloren und die Festigkeit war dahin – die Teile zerbröselten auch regelrecht (der rosa Hebel und das grüne Teil). Auch beim Einfülltrichter war das untere Viertel großteils ausgebleicht und die Festigkeit deutlich reduziert.
Meine Vermutung (basierend auf Beispielteil 3) ist, dass es das Wasser selbst nicht sein kann, da es beinahe 8 Jahre überdauerte. Vermutlich sind im Laufe der Jahre kleine Mengen an Fremdstoffe (Pflanzenteile, Hausstaub, usw.) in das Wasser gelangt (und verrottet) und haben Mikroorganismen gedeihen lassen. Diese griffen in Folge den Kunststoff an (bei der Farbe weiß ich nicht, ob sie der Grund des Ausbleichens waren oder das Wasser selbst).
Da bekannt sein sollte, dass PLA biologisch abbaubar ist, sollte es nicht überraschen, wenn Mikroorganismen das Material abbauen.

Die Ersatzteile wurden inzwischen aus PETG nachgedruckt.

Zusammenfassend lässt sich aus meiner Sicht sagen:

PLA ist recht UV-beständig, und bei Einhaltung der zulässigen Temperaturbandbreite recht langlebig. Reines Wasser stellt kaum ein Problem dar, aber Erde (mit ihren Mikroorganismen) und kontaminiertes Wasser (mit Mikroorganismen) führen zu einem langsamen Abbau bzw. zur Zerstörung des Materials.

Was haben andere User hier im Forum für Erfahrungen mit PLA gemacht?
Ähnliche Threads können gerne für ABS, PETG, TPE/TPU, ASA usw., mit Erfahrungswerten erstellt werden.

mjh11

Hi,

Privat hat sich einiges bei mir getan, was zeitlich einiges durcheinander gewürfelt hat. Aber ich will nicht mit Veränderungen langweilen. Aber ich beteilige mich mal daran. 2009 bekamen wir Nachwuchs. 2011 habe ich dann einen Audi A3 geleast und im Anschluß dann übernommen. Mein Sohnemann krabelte im Auto von hinten nach vorn, über die Armlehe (nein, nicht während der Fahrt). Ich habe Ihn dann geschnappt und zurück in den Kindersitz. Dabei hat er aber seitlich Kraft auf den Armlehnendeckel ausgeübt. Ergebnis war ein "knacken". Die Scharniere sind gebrochen. Ich hatte dann die Wahl, einen neuen Deckel zu holen oder aber... Die Scharniere sind sehr "speziell". Ich habe Sie dann mit 2 K eingeharzt und gleich noch, da meine Frau gern das Ablagefach "Handtaschen-like" benutzt, noch einen Schutz-Einsatz konstruiert. Somit kann die Armlehne komplett "zugemüllt" und senkrecht gestellt werden und trotzdem kann der Scharnierbereich nicht involviert, also blockiert, werden. Also, die Scharniere hielten von 2014, als es zum Bruch kam, bis diesen Sommer. Dann machte es erneut "knack" und ich habe es erneut gedruckt und eingeharzt. 10 Jahre mit wechselnden Temperaturen, die ein Auto in unseren breiten von Hochsommer bis Winter halt so durchläuft, hat es gehalten, bevor das erste PLA-Scharnier "knackte". War eine schöne "Fingerübung" und eine schöne Bewährungsprobe für den 3D Druck - hat immerhin das Orginal um daß 3-Fache locker übertrumpft... und war ein schöner Langzeittest. Der Schutz-Einsatz selbst ist bis heute Orginal und hat gar keine Probleme, obwohl ultradünn - Thinwalls halt...

Gruß, Digibike

Hallo zusammen,
das ist mal was Nettes für dieses Forum.

rf1k_mjh11 hat geschrieben: Da bekannt sein sollte, dass PLA biologisch abbaubar ist, sollte es nicht überraschen, wenn Mikroorganismen das Material abbauen.

Ja da ist was dran.
Was man noch hinzufügen sollte, ist das Säure- oder Basen- Milljöh, wo in der Pflanzenerde existiert,
auch dies kann manchen Kunststoff über längere Zeit angreifen.

Seit 2015 besitze ich noch eine Restmenge meines ersten PLA 3,0 mm weißem Material.
Es ist natürlich gut verpackt und wird (ohne Silica Gel) im Keller gelagert.

Nach dieser langen Zeit (ca. 9 Jahre), bricht mir dieses Material schon bei dem Einfädeln im Drucker, in mehrere einzelne Bruchstücke!

Wenn ich die ehemals 1Kg Rolle im Backoffen auf 50 C° durchheize und ab und zu unterwegs beim verdrucken mit einem Haar Fön auf Temperatur halte, ist eine Verarbeitung möglich.
Ob das gedruckte Teil mit diesem Material nun spröder ist, kann ich nicht einmal beurteilen.
Auffällig ist mir nichts!

Trotzdem muss ich feststellen, über die Jahre hat sich dieses Material verändert.
Ich gehe trotzdem von einer Versprödung aus.

Wenn man googelt, dann findet man auch Weichmacher für PLA.
Vielleicht ist unserem PLA auch Weichmacher beigemengt und keiner gibt es zu…

Es kann aber auch sein, dass sich die Makro Moleküle durch das lange Lagern verändert haben und somit mehr Spannung durch den Rollenradius entsteht.
Weis der Gayer, zu meiner Beruf- Schulzeit gab es PLA noch nicht.

@Christian, am neusten A3 ist die Mittelkonsole Klappe immer noch klapprig.
Bei Gelegenheit werde ich mir das Ding mal genauer anschauen.

LG AtlonXP

AtlonXP hat geschrieben:Seit 2015 besitze ich noch eine Restmenge meines ersten PLA 3,0 mm weißem Material.
Es ist natürlich gut verpackt und wird (ohne Silica Gel) im Keller gelagert.

Ich habe noch Reste von dem PLA, dass seinerzeit mit dem Mendel-Drucker mitgeliefert wurde (2011). Es handelt sich dabei um das eisblaue, transparente Material aus dem meine ersten funktionellen Teile gedruckt wurden (siehe das erste Bild im ersten Beitrag hier im Thread, vom Milchschäumer-Halter). Das Material wird inzwischen nicht mehr verwendet (da 2.85mm) und hängt seit Jahren einfach in meinem Arbeitszimmer frei herum, unverpackt, den Umwelteinflüssen schutzlos ausgeliefert. Ich kann jedoch keine zusätzliche Versprödung des Materials erkennen.

Spröde ist es nun einmal, das PLA. Da liegt die Vermutung nahe, dass manche Hersteller (oder alle?) Weichmacher verwenden. Vermutlich gibt es auch viele unterschiedliche Weichmacher, manche flüchtiger als andere.

Jedenfalls haben nicht nur Weichmacher einen Einfluss, auch die verwendeten (oder nötigen) Pigmente beeinflussen die Materialeigenschaften. Ich vermute, mein transparentes, eisblaues Material kam fast ohne Pigmente aus. Weiß hingegen, benötigt recht viel an Pigmente, und deren gibt es viele unterschiedliche, womit ein weißes Filament völlig anders reagieren kann als ein anderes Weiß. Denkbar ist es auch, dass gewisse Pigmente das Material hygroskopisch machen, was einen Einfluss auf die mechanischen bzw. Druckeigenschaften haben könnte.

Ebenso wird die chemische Beständigkeit von den Pigmenten beeinflusst.

mjh11

Ich hätte mir mehrere Antworten zu diesem Thema erwartet. Ich wollte sogar eigene Threads für andere Materialien aufmachen. Da das Interesse so gering ist, füge ich hier meine Erfahrungen mit
    HT-PLA (hochtemperatur PLA) ein.

Schon recht früh besorgte ich mir eine Spule von dem Material, in weiß (noch mit meinem alten Drucker, so um 2012 oder 2013).

Mein Interesse an dem Material war groß, da ich bereits Probleme an meinem X-Schlitten vermutete. Abgesehen davon, wollte ich die X-Achse auf Linearkugellager umrüsten. Da bot sich das Material förmlich an.

Meine ersten Druckversuche zeigten ein unerwartetes warping-Verhalten des Materials. Das führte zu Haftungsproblemen und genereller Unzufriedenheit mit dem Material. Vielleicht war alles oder vieles davon meiner Unerfahrenheit geschuldet. Schließlich war es 2012 oder 2013. Jedenfalls kam das Material in das 'Langzeitlager' (d.h. irgendwo weggeräumt).

Damit komme ich zu meinen Langzeiterfahrungen mit dem spezifischen Material:

Es wurden keine keine brauchbaren Teile gedruckt, sondern nur diverse Probedrucke. Diese lagen Jahrelang bei mir 'rum. Irgendwann kam mir beim Kramen so ein Teil wieder unter und ich erschrak, als es teilweise zerbröselte. Das gute Stück bekam keine Sonne ab, war immer trocken und musste nur Zimmertemperatur aushalten. Auch ein zweites Objekt, dass ich noch fand, zeigte ein ähnliches Verhalten.

Ich betone aber, dass diese Teile sehr früh in meiner 3D Druckerkarriere gedruckt wurden und deswegen vielleicht nicht optimale Herstellbedingungen (Temperaturen) erlebten.

Es würde mich interessieren, ob andere User mit HT-PLA bessere langzeit-Erfahrungen haben.

P.S. Damals (2012) wurde nichts von 'annealing', bzw. von der Nachbehandlung von HT-PLA im Backofen gesprochen (zumindest war es mir nicht bewusst).

mjh11

Normalerweise sollte eine Beimengung von Weichmacher angegeben sein.
Ich kenne keinen Weichmacher der unbedenklich ist.

Zu dem Farbpigment weiß:
In der Regel ist Titanoxid für Weiß das Pigment schlecht hin.
Vor stark einem Jahr war es noch als Lebensmittel weiß verwendet worden.
(Lebensmittelzusatzstoff E171)
Auch in der Zahnpaste war es zu finden.
Ich stimme dir jedoch zu in deiner Argumentation und ein Chemiker bin ich auch nicht.

Mich würde das Material HIPS noch interessieren.
High Impact Polystyrol.
Jogurt Becher, Modelle von Revell und Airfix sind aus PS gefertigt.
Stinkt es auch so streng wie ABS in der 3D Druck Verarbeitung?
Zu guter Letzt, soll es sich auch in Lemon auflösen und somit als Stützmaterial verwendbar sein.

Ja die Mittarbeit hat hier bedauerlicher Weise nachgelassen!

LG AtlonXP

Hallo AtlonXP,

AtlonXP hat geschrieben:High Impact Polystyrol.
Jogurt Becher, Modelle von Revell und Airfix sind aus PS gefertigt.
Stinkt es auch so streng wie ABS in der 3D Druck Verarbeitung?

Bin beim Recherchieren auf diese Seite gestoßen. Da steht:

die Webseite hat geschrieben:HIPS is used in everyday applications like for takaway coffee cups and in yoghurt tubs and poses no threat in its solid state. Upon melting however, HIPS is known to emit ultrafine particles (UFP's) and volatile organic compounds (VOC's) much like ABS.

These include methylene chloride and styrene, which are known carcinogens. Unfortunately, during the 3D printing process, HIPS is heated to these same temperatures. In order to avoid exposure to hazardous emissions when printing in HIPS, it is essential to take appropriate safety precautions.

Einfach gesagt: Es stinkt und gibt dabei karzinogene Stoffe ab - also sollte ein Filter benutzt werden!

Zusätzlich schrumpft es wie ABS (=warping!) und benötigt folglich einen beheizten Druckraum. Und die Temperaturbeständigkeit soll niedriger als die von ABS sein.

Das Material ist also für mich nichts.

mjh11

Hallo rf1k_mjh11,
vielen Dank für deine Antwort.

rf1k_mjh11 hat geschrieben: Einfach gesagt: Es stinkt und gibt dabei karzinogene Stoffe ab - also sollte ein Filter benutzt werden!

Zusätzlich schrumpft es wie ABS (=warping!) und benötigt folglich einen beheizten Druckraum. Und die Temperaturbeständigkeit soll niedriger als die von ABS sein.

Dies dürfte wohl ein Grund sein, warum dieses Material in Vergessenheit gerät.
Als ABS Drucker kann mich deine Aussage nicht erschüttern…
Lediglich ist diese ein Hinweis, meine Absaugung im Keller zu erweitern.

LG AtlonXP